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Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006)
Tecnologias Ethernet e IP
Prof. Edgard Jamhour
email: jamhour@ppgia.pucpr.br
URL: http://ppgia.pucpr.br/~jamhour
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Módulo 1
I) Introdução ao Ethernet
II) Aquitetura IP
III) Integração de Ethernet e IP
IV) Modelo em Camadas TCP/IP
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Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006)
I – Introdução ao Ethernet
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Evolução do Ethernet
1970 - 1976 – Xerox Corporation
Robert Metcalfe 
Artigo: “Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks”
3 Mbps 
CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
1980 – Xerox, Digital, Intel
Robert Metcalfe fundou a 3Com
Ethernet I: não mais usado
Ethernet II: formato DIX (DEC, Intel, Xerox)
Padrão proposto em 10 Mbps
1985
ANSI/IEEE 802.3
Formato do quadro: IEEE 802.3 LLC
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
QUADROS ETHERNET II
O quadro (frame) é a menor estrutura de informação transmitida através de uma rede local.
DA
SA
DADOS
 
FCS
FECHO
CABEÇALHO
ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO (6 bytes)
ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM (6 bytes)
Length/
Type
46 – 1500 bytes
TIPO ou TAMANHO (2 bytes)
FRAME CHECK SEQUENCE 
(4 bytes)
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
4
2
1
E
6
4
3
5
1
2
5
6
6
7
dados
dados
dados
PPDU
1
7
5
6
7
2
3
4
3
5
7
5
6
7
dados
6
7
dados
2
1
E
dados
2
processo transmissor
7
dados
4
5
6
7
dados
2
3
4
5
6
4
3
2
7
dados
1
3
4
4
5
6
7
dados
3
5
6
7
dados
4
5
6
7
dados
5
6
7
dados
6
7
dados
7
dados
processo receptor
dados
7
6
5
4
3
1
2
APDU
SPDU
TPDU
NPDU
DL-PDU
quadro
pacote
0 1 0 0 1 0 0 ...
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Comunicação no Modelo OSI
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace de Dados
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace de Dados
Física
protocolo aplicação
protocolo apresentação
protocolo sessão
protocolo transporte
protocolo rede
protocolo enlace
protocolo da camada física
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Camadas do Modelo OSI
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace de Dados
Física
Gateway de Aplicação
Router
Ponte, Switch
Hub, Repetidor
Ethernet, PPP, HDLC
IP, IPX, OSPF
TCP, SPX, NetBEUI
HTTP, FTP,, DNS,
DHCP, etc
bit
quadro
pacote
segmento
JPEG, MPEG, etc
RPC, NFS, SQL, etc
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Padrões IEEE 802.3
A camada de enlace é dividida em 2 sub-camadas
Camada LLC: Logical Link Control
Camada MAC: Medium Access Control
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace de Dados
Física
Physical (PHY)
Media Access (MAC)
Logical Link Control
(LLC)
IEEE 802.3
IEEE 802.2
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Quadro Ethernet
Os quadros Ethernet incluem informações de preâmbulo utilizados para sincronização e delimitação dos quadros.
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Tipos de Quadros Ethernet
A máxima unidade transportável em quadros Ethernet (MTU) é 1500 bytes.
Dois tipos de quadros Ethernet são utilizados.
Formato DIX: Utiliza o campo Type
Formato IEEE 802.x LLC: Utiliza o campo Length
Valores até 1500:
O quadro é do tipo IEEE 802.x, e o significado do campo é Tamanho
Valores acima de 1500
O quadro é do tipo Ethernet II, e o significado do campo é Tipo
Exemplos: 0x0806 ARP, 0x0800 IP
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
A camada LLC
A camada LLC introduz um nível adicional de endereçamento, permitindo a multiplexagem de vários protocolos sobre a camada MAC.
O cabeçalho LLC pode ser seguido do cabeçalho SNAP (Subnetwork Access Protocol) que inclui um campo com a mesma função que o Ethertype do formado DIX. 
IEEE Organizationally Unique Identifier
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Endereço MAC
O padrão IEEE 802 define 2 formas de endereçamento MAC
endereços administrados localmente
Quem instala a placa de rede.
endereços universais
OUI (Organizationally Unique Identifier).
OUI
Número de
Série
Exemplos de OUI:
XEROX
00-00-00 a 00-00-09
CISCO
00-00-0C
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Endereços MAC
Endereços MAC podem ser individuais ou em grupo.
Endereços de grupo podem ser 
broadcast (FF-FF-FF-FF-FF-FF) ou mulitcast (e.g. 01-00-5E-XX-XX-XX)
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Multicast para Protocolos Padronizados
The following 48-Bit Universal Address Block has been allocated for use by standard protocols:
0X-80-C2-00-00-00 to 0X-80-C2-FF-FF-FF
X = 0 (unicast)
X = 1 (grupo)
IEEE 802.1D MAC Bridge Filtered MAC Group Addresses: 
01-80-C2-00-00-00 to 01-80-C2-00-00-0F; 
Não encaminhados por bridges IEEE 802.1D.
Standard MAC Group Addresses: 
01-80-C2-00-00-10 to 01-80-C2-FF-FF-FF; 
Encaminhados por bridges IEEE 802.1D.
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Princípio do Ethernet
A tecnologia de redes locais (Ethernet) baseia-se no princípio de comunicação com broadcast físico.
A
B
C
B
A
DADOS 
quadro
FCS
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Recepção: Filtragem de Endereços
MAC
ENLACE/FÍSICA
REDE
IP
MACD = PLACA DE REDE LOCAL
MACD = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF)
MACD = MULTICAST (01.5E …)
MACD
MACO
DADOS
FCS
INTERRUPÇÃO
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Transmissão: CSMA/CD
Meio Livre ?
Iniciar Transmissão
S
Houve Colisão ?
Continuar até atingir o tamanho mínimo
N
Aguarda o meio ficar livre
Informa Sucesso para Camadas Superiores
Espera um tempo aleatório
Número de Tentativas Esgotado ?
Informa Falha para Camadas Superiores
S
N
S
N
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
ETHERNET NÃO COMUTADA
Tempo para acesso a rede aumenta com o número de terminais.
A
B
C
ESCUTANDO
ESCUTANDO
quadros na fila de espera
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
ETHERNET NÃO COMUTADA
Taxa de ocupação máxima diminui com a distância entre os terminais
O tempo de propagação entre as estações afeta a taxa de ocupação máxima da rede.
A
B
A TRANSMITE
B TRANSMITE
B RECEBE
tempo para o sinal ir de A para B
A RECEBE
t
T
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Exemplo
Quadro de 100 bit e Taxa de Transmissão = 10 Mbit/s: 
Tempo para transmitir um quadro T = 10 10-6 s
Velocidade de propagação no meio: 200 000 Km/s
Tempo de propagação: t = 1 10-6 s para 200 m
Tempo de propagação: t= 10 10-6 para 2 Km
L
A
B
eficiência = T/(T+t)
eficiência200m = 91%
eficiência2Km = 50%
eficiência100Mbits e 2Km = 9,1%
HALF-DUPLEX
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
ETHERNET NÃO COMPUTADA
Existe possibilidade de colisão
A
A
C
A TRANSMITE
C TRANSMITE
RECEBIDO DE A
t
RECEBIDO DE C
BC
t
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Exemplo
eficiencia = 1/(1 + 6,44t/T)
t: tempo de propagação
L = 200m então t=1 10-6s
T: tempo para transmitir o quadro
T = 10 10-6 s (quadro de 100 bits a 10 Mbits/s)
L
A
B
eficienciaL=200m = 60,8 %
eficienciaL=2Km = 13,4%
eficienciaL=2Km e 100Mbits/s = 1,52 %
HALF-DUPLEX
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
LIMITAÇÕES DAS LANS NÃO COMUTADAS
O NÚMERO DE COMPUTADORES É LIMITADO 
Como apenas um computador pode transmitir de cada vez, o desempenho da rede diminui na medida em que muitos computadores são colocados no mesmo barramento.
A DISTÂNCIA ENTRE OS COMPUTADORES É LIMITADA
Para evitar colisões, os computadores “escutam” o barramento antes de transmitir, e só transmitem se o barramento estiver desocupado.
Quanto maior a distância entre os computadores, maior a chance de ocorrer colisões no barramento, levando a rede para um estado de colapso e baixo desempenho.
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
HUBS
Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos.
HUB
A
B
C
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Repetidor: BIT
amplitude
distância
fibra
cobre
repetidor
1 0 1 0 1
1 0 1 0 1
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Hub: Bit
Hub
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Operação Half-Duplex
O tamanho mínimo do quadro está relacionado com o máximo diâmetro de colisão.
O quadro deve ser suficientemente grande para que a colisão seja detectada pelo transmissor antes que a transmissão termine.
Isso impõe limitações ao tamanho mínimo de um quadro ou a máxima distância de operação.
 
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
ETHERNET COMUTADA: SWITCH
Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos.
A
B
C
SWITCH
1
2
3
PORTA
COMPUTADOR
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
SWITCH
Os switchs são dispositivos capazes de segmentar a rede local analisando os endereços físicos. Permitem também interligar dispositivos que trabalham com velocidades de transmissão diferentes.
A
B
C
SWITCH
HUB
D
E
F
HUB
G
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Operação em Full-Duplex
O modo de operação em full-duplex é bem mais simplex que a operação half-duplex, pois não existe necessidade de controlar o compartilhamento do meio.
O quadros podem ser transmitidos em um fluxo contínuo, mas há necessidade de respeitar-se um intervalo mínimo entre frames (IFG – InterFrame Gap).
A operação full-duplex inclui a implementação do controle de congestionamento por hardware.
Flow Control 
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Autonegociação
A auto-negociação ocorre na inicialização do link:
O nó envia uma mensagem de anuncio, com sua versão de Ethernet e capacidades opcionais.
Reconhece o recebimento dos modos operacionais compartilhados pelas NICs
Rejeita os modos operacionais que não são compartilhados
Configura sua NIC com o maior modo operacional que ambas as placas podem suportar.
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Prática - 1
Comandos Básicos
show interfaces
show interfaces interface-id
show mac address table dynamic
show mac address table aging-time
Verifique:
Mecanismo de aprendizagem do switch
Atualização da tabela MAC em caso de reconfiguração (troca de cabos)
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Prática - 2
Verificar tabela MAC nos Switches
SWITCH
SWITCH
SWITCH
A
B
C
D
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Prática – 3
Verificar tabela MAC nos Switches
SWITCH
SWITCH
SWITCH
A
B
C
D
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Prática – 4
Verificar tabela MAC nos Switches
SWITCH
SWITCH
SWITCH
A
B
C
D
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
BroadCast e Multicast Ethernet
Por default, quadros transmitidos com endereços de destino multicast desconhecidos ou endereços broadcast são encaminhados para todas as portas do switch.
A
B
C
SWITCH
1
2
3
PORTA
COMPUTADOR
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
LANS Virtuais
SEGMENTO = Domínio de Colisão
Os computadores de um Hub estão no mesmo segmento físico.
VLAN = Domínio de Broadcast
O tráfego de broadcast pode passar de uma VLAN para outra apenas através de um roteador.
A
SWITCH
B
C
D
FF.FF.FF.FF.FF.FF
FF.FF.FF.FF.FF.FF
FF.FF.FF.FF.FF.FF
E
A,B,C: VLAN 1
D,E: VLAN 2
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Interligação de Switches
SWITCH
SWITCH
SWITCH
A
B
C
D
E
VLAN 1,2,3
VLAN 1,2,3
VLAN 1,2,3
VLAN 1
VLAN 2
VLAN 2
VLAN 3
VLAN 2
TRUNK
ACCESS
Interface Trunk: Tráfego de Várias VLANs
IEEE 802.1Q
Interface de Acesso: Tráfego de uma única VLAN
IEEE 802.3
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Modos das Portas de Switch
As portas de um switch pode trabalhar em dois modos:
Modo Access
Cada porta do switch pertence a uma única VLAN.
Quadros Ethernet: Formato Normal.
Modo Trunk
O tráfego de múltiplas VLANs é multiplexado em um único link físico.
Usualmente interconectam switches.
Quadros Ethernet: formato especial (VLAN).
Apenas computadores com placas especiais podem se conectar a essas portas.
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Protocolos Trunk
Os quadros nas interfaces Trunk são formatados em quadros especiais para identificar a quais LANs eles pertencem. 
O IEEE 802.1Q é um protocolo para interface Trunk.
DESTINO
ORIGEM
CFI
Dados
CRC
6 Bytes
6 Bytes
Esses campos são removidos quando o quadro é enviado para uma interface do tipo access.
TYPE
2 Bytes
PRIO
3 Bits
VLAN ID
1 Bit
12 Bits
PRIO: IEEE 802.1 P
CFI: Canonical Format Indicator 
 0 em redes Ethernet
TYPE
2 Bytes
0x8100
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Configuração das Portas do Switch
1) Entrar em modo terminal:
configure terminal
2) Selecionar uma interface
interface Gi1/0/1 ou interface Fa0/1
interface range Gi1/0/1 – 10
3) Executar comando de configuração:
speed auto
duplex auto
flowcontrol receive on
mdix auto
4) Sair do modo terminal
end
5) Mostrar configuração
show interfaces
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Auto-MDIX
Auto-MDIX: Automatic Medium-Dependent Crossover
switch
host
Cabo paralelo
(straight through)
switch
switch
Cabo cruzado
(crossovet)
switch
Cabo paralelo
(straight through)
roteador
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Prática - 5
Divida cada um dos switches em 3 VLANS:
VERMELHO
VERDE
AZUL
Utilizando o Ethereal verifique:
Como o tráfego broadcast se propaga entre as VLANs
Como o tráfego unicast se propaga entre as VLANs
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Comandos para VLANs
Criação de VLANs
configure terminal
vlan 20
name test20
end
Adição de portas as VLANs
configure terminal
interface G1/0/1
switchport mode access
switchport access vlan 2
end
Verificar configuração atual
show VLAN brief
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Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006)
II – Arquitetura IP
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
WAN – Interligação de Redes LAN
A interconexão de LANs (ou VLANs) é feita através de roteadores.
A rede resultante denomina-se WAN (Wide Area Network)
roteador
(V)LAN
(V)LAN
(V)LAN
Ponto-a-Ponto full-duplex
switch
switch
switch
internet
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Roteamento na WAN
ID de circuito
Destinatário final
Por circuito
Por pacote
Subrede
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
ROTEADORES
Os roteadores são dispositivos responsáveis por rotear os pacotes através da rede. Cada roteador possui apenas uma visão local da rota, isto é,ele decide apenas para qual de suas portas enviar o pacote.
ROTEADOR
?
PACOTE
PORTA
PORTA
PORTA
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
QUADRO E PACOTE
Os pacotes são transportados no interior dos quadros.
CRC
DADOS
DESTINO
ORIGEM
DESTINO
ORIGEM
PACOTE
QUADRO
ENDEREÇO FÍSICO: endereço da placa de rede
ENDEREÇO DE REDE
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
QUADRO E PACOTE
200.17.106.x
200.17.176.x
REDE LOCAL
ETHERNET
ENLACE 
PONTO-A-PONTO
REDE LOCAL
TOKEN-RING
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Endereçamento IP
INTERNET = WAN IP 
internet
gateway internet 
REDE
REDE
REDE
REDE
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Endereços IP
Endereço IP: Indentificador de Rede + Indentificador de HOST
Endereço IP de 32 bits
REDE
internet
REDE
REDE
REDE
hosts com o
mesmo
identificador de
rede.
hosts com
identificadores
de 
rede
distintos.
host
Máscara de Subrede de 32 bits
id rede
id host
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Notação Decimal Pontuada
10000000 00001010 00000010 00011110
2726252423222120
2726252423222120
2726252423222120
2726252423222120
27=128
23+21=10
21=2
24+23+22+21=30
128.10.2.30
notação decimal pontuada
notação binária
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Máscara de Subrede
Interpretação:
Bit 1: Identificador de rede
Bit 0: Identificador de host
Exemplo:
255.255.255.0 = 
b’11111111. b’11111111. b’11111111. b’00000000 =
/24
192.168.1.2/24
192.168.1.0/24
192.168.1.0
....
192.168.1.255
192.168.1.2/16
192.168.0.0/16
192.168.0.0
....
192.168.0.255
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Classe IP
A
B
C
16 milhões
65 mil
255
...
10.0.0.0/8
...
172.68.0.0/16
...
200.134.51.0/24
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
REGRA BÁSICA PARA ATRIBUIÇÃO DE ENDEREÇOS IP
HOSTS NA MESMA REDE LOCAL
DEVEM TER O MESMO ID DE REDE 
HOSTS COM ID DE REDE DIFERENTE
DEVEM SER LIGADOS ATRAVÉS DE ROTEADORES.
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Exemplo
...
100 computadores
50 computadores
...
REDE 1
REDE 2
50 computadores
...
REDE 3
200.17.98.0
255.255.255.0
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Divisão dos IP’s
REDE 1:
ENDEREÇO DE BASE: 200.17.98.0/25
MÁCARA: 255.255.255.128
255.255.255.0 [256]
255.255.255.b’00000000 [256] 
255.255.255.b’10000000 [128]
255.255.255.b’11000000 [64]
= 255.255.255.192
REDE 2:
ENDEREÇO DE BASE: 200.17.98.128/26
MÁCARA: 255.255.255.192
REDE 3:
ENDEREÇO DE BASE: 200.17.98.192/26
MÁCARA: 255.255.255.192
200.17.98.0
200.17.98.63
200.17.98.64
200.17.98.127
200.17.98.128
200.17.98.191
200.17.98.192
200.17.98.255
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
...
...
REDE 1
200.17.98.0/25
(100 hosts)
...
REDE 2
200.17.98.128/26
(50 hosts)
REDE 3
200.17.98.192/26
(50 hosts)
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Endereços IP especiais
Não podem ser atribuídos a nenhuma estação:
127.0.0.1: 
Endereço de Loopack
0.0.0.0: 
Endereço de Inicialização (DHCP)
Primeiro endereço de um bloco de sub-rede
Identificador da rede
e.g. 192.168.1.0/24
Último endereço de um bloco de sub-rede
Broadcast para o bloco
e.g. 192.168.1.255/24
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Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006)
III – Integração Ethernet e IP
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Mapeamento de Endereços IP e MAC
O endereços IP são endereços lógicos.
Os endereços MAC são endereços físicos associados a uma interface Ethernet
MAC (00-60-08-16-85-B3)
IP (200.17.98.217)
NIC
Endereços de 48 bits 
(6 bytes)
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Relação entre IP e MAC
Estação A
endereço
físico MAC
A
endereço IP
A
Estação B
endereço IPB
endereço 
físico
MAC
B
MAC
B
MAC
A
IP
A
IP
B
Dados
datagrama
quadro
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Address Resolution Protocol - ARP
O ARP é um protocolo que efetua a conversão de endereços IP para MAC.
As mensagens são passadas para a camada de rede especificando o destinatário através do endereço IP.
O protocolo ARP precisa determinar o endereço MAC do destinatário para passa a camada de enlace de dados.
MAC de Destino
MAC de Origem
Dado
ECC
IP ORIGEM
IP DESTINO
Dado
Rede
Enlace de Dados
LLC +MAC
Tipo
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
ARP
A
B
C
ARP
REQUEST
ARP
REPLY
qual o MAC do IP 200.134.51.6 ?
o MAC do IP 200.134.51.6 é C ?
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
ARP
O protocolo ARP compara o endereço IP de todos os datagramas enviados na ARP Cache.
Se ele for encontrado, o endereço MAC é copiado da cache.
Se não, um pacote ARP Request é enviado em broadcast para subrede.
Se o destinatário final for um endereço IP externo, o ARP resolve o endereço para o roteador ao invés do destinatário final.
ARP Cache	
endereço IP	endereço MAC		tipo 200.17.98.217	00-60-08-16-85-B3	dinâmico 10.17.98.30	00-60-08-16-85-ca	dinâmico
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
O ARP só funciona na rede local
o roteador não propaga broadcast
ARP request
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Detecção de Endereços IP Duplicados
Quando o endereço IP de uma maquina é configurado, ela envia uma mensagem ARP perguntando o MAC desse IP. Se alguém responder, então o endereço já existe.
ARP
REQUEST
IP Source: 200.1.2.3
MAC Source: 00-06-5B-28-BA-DB
IP Destination: 200.4.5.6
MAC Destination: ?
200.1.2.3
200.4.5.6
Detecção de endereço duplicado
200.1.2.3
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Redes Ethernet GVT
Roteamento
comunicação inter-redes
comunicação intra-rede.
internet
REDE
REDE
REDE
REDE
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Redes Ethernet GVT
Roteamento
Comunicação intra-rede
Os endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do computador de destino.
 Comunicação inter-redes
O endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do roteador ligado a mesma rede física que a estação transmissora.
IP 
TRANSMISSOR
IP 
DESTINATARIO
DADOS
MAC 
TRANSMISSOR
MAC DESTINATARIO
IP 
TRANSMISSOR
IP 
DESTINATARIO
DADOS
MAC 
TRANSMISSOR
MAC ROTEADOR
INTRA-REDE
INTER-REDES
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Comunicação Inter-Redes
IPA
IPD
IPB
IPC
A
B
D
 B A
C
IPA IPD
 D C
IPA IPD
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Exemplo
emissor
roteador
 
roteador
rede 10.0.0.0
rede 20.0.0.0
receptor
rede 30.0.0.0
IP: 10.0.0.2
endereço 
físico: A
IP: 10.0.0.3
endereço 
físico: B
IP: 20.0.0.2
endereço 
físico: C
IP: 20.0.0.3
endereço 
físico: D
IP: 30.0.0.3
endereço 
físico: E
IP: 30.0.0.2
endereço 
físico: F
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Roteamento entre VLANs
O roteamento entre VLANs é uma funcionalidade disponível em switches de camada 3.
Routed port
SVI
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Configurações de Roteamento
Os switches disponibilizam 2 tipos de interface para fazer roteamento:
SVI (Switch Virtual Interface)
Utilizado para roteamento interno
Comando: 
interface vlan vlaid
Não está associado a uma porta física
RoutedPort
Utilizado para roteamento externo
Porta física configurada em layer 3
Comando:
no switchport
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Configuração
Route Port
configure terminal
interface interface-id
no switchport
ip address ip-address subnet-mask ou no ip address
no shutdown
end
show interface interface-id
show ip interface interface-id
SVI
configure terminal
interface vlan-id ou no interface vlan-id
ip address ip-address subnet-mask
end
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Roteamento
O roteamento não é habilitado por default:
configure terminal
ip routing
router rip
end
show ip arp
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Redes Ethernet GVT
Pratica
3750
2950
2950
Fa0/1-8
Vlan 1
Vlan 1
Fa0/9-16
Vlan 2
Fa0/1-8
Fa0/9-16
Vlan 2
Fa0/1-8
Fa0/1-8
10.0.0.0/24
10.1.0.0/24
10.0.0.0/24
10.1.0.0/24
10.0.0.0/24
10.1.0.0/24
VLAN 1: svi 10.0.0.1
VLAN 2: svi 10.0.0.2
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Tabela de Roteamento
10.0.0.0
10.0.0.255
ENDEREÇO DE BASE
PROPRIEDADE: 
O resultado de um E-BINARIO de qualquer endereço da rede 
com a máscara resulta sempre no endereço de base.
/24 = 255.255.255.0
POR ONDE o pacote é enviado
PARA ONDE o pacote é enviado
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Redes Ethernet GVT
Sequência de Análise da Rota
1) DA ROTA MAIS ESPECÍFICA PARA A ROTA MAIS GENÉRICA
ROTA MAIS ESPECÍFICA: 
ROTA COM MENOS ZEROS NA MÁSCARA
2) DA ROTA COM MENOR CUSTO PARA ROTA DE MAIOR CUSTO
3) ORDEM DAS ROTAS NA TABELA
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Redes Ethernet GVT
Fragmentação IP e MTU Ethernet
Conceito: Denominação dada à unidade de dados do protocolo de rede IP. Os datagramas são transportados no campo de dados do quadros da camada de enlace de dados, num processo conhecido como encapsulamento.
Campo de dados do quadro
Camada de enlace de dados
Camada de rede
Cabeçalho do quadro
Campo de dados do datagrama
Cabeçalho do datagrama
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Fragmentação de datagramas
O tamanho máximo permitido para os quadros pode ser inferior ao tamanho máximo de um datagrama. Por exemplo, as redes Ethernet limitam o tamanho dos quadros a apenas 1500 bytes, enquanto os datagramas IP podem chegar até 64 K bytes. Nesse caso, é necessário transmitir um datragrama utilizando vários quadros. 
Cabeçalho do datagrama
Fragmento 3 (Deslocamento 1200)
Fragmento 2 (Deslocamento 600)
Fragmento 1 (Deslocamento 0)
Campo de dados do datagrama
Dados3
1200
0
Dados2
Dados1
Cabeçalho do datagrama
Cabeçalho do datagrama
Cabeçalho do datagrama
600
1500 bytes
Dados1
Dados2
Dados3
o cabeçalho do datagrama original é reproduzido em cada um dos segmentos.
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Formato de um datagrama
O formato de um datagrama é mostrado abaixo:
VERS
HLEN
Tipo de serviço
Comprimento total
Identificação
flags
Deslocamento do fragemento
Tempo de vida
Protocolo
Checksum do cabeçalho
Endereço IP de origem
Endereço IP de destino
Opções IP
Preenchimento
Dados
0
Byte 1
Byte 2
Byte 3
Byte 4
4
8
12
16
20
24
28
31
…..
cabeçalho
dados
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Redes Ethernet GVT
Prática
Utilizando o comando ping do Windows e o Ethereal verifique o processo de fragmentação do IP sobre o Ethernet.
ping –l tamanho_mensagem_bytes ip_destino –t
Analise:
Ponto de fragmentação
Identificadores de Fragmento
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Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006)
IV – Modelo em Camadas TCP/IP
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Redes Ethernet GVT
Camada de Transporte
TRANSPORTE
REDE
ENLACE/FÍSICA
MAC
IP
PORTA
PORTA
APLICAÇÃO
Processo
Processo
TRANSPORTE
REDE
ENLACE/FÍSICA
MAC
IP
PORTA
PORTA
APLICAÇÃO
Processo
Processo
IP
TRANSPORTE
REDE
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PORTAS
Exemplo: Protocolo TCP/IP
Portas são números inteiros de 16 bits
Padronização do IANA (Internet Assigned Number Authority)
0
1023
1024
65535
PORTAS RESERVADAS PARA SERVIDORES PADRONIZADOS
PORTAS UTILIZADAS POR CLIENTES E SERVIDORES NÃO PADRONIZADOS
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Protocolo do nível de transporte
Conceito: Os protocolos de transporte são capazes de manipular múltiplos endereços numa mesma estação, permitindo que várias aplicações executadas no mesmo computador possam enviar e receber datagramas independentemente.
Camada Física
Camada de Rede
(IP)
representação elétrica ou óptica
meio físico de transmissão
representação lógica binária
0001101010101010101010001
quadros
Camada de Enlace de dados
Dados
datagrama IP
Dados
Unidade de dados do protocolo de transporte
T-PDU
Camada de Aplicação
Camada de Transporte
(TCP ou UDP)
Dados
cabeçalho de controle
A T-PDU é encapsulada no campo de dados do datagrama IP.
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Redes Ethernet GVT
Protocolo TCP
Conceito: Protocolo da camada de transporte que oferece um serviço de comunicação confiável e orientado a conexão sobre a camada de rede IP.
O Protocolo TCP (Transmission Control Protocol) é um protocolo orientado a conexão destinado a construir comunicações ponto a ponto confiáveis. 
O protocolo TCP utiliza um nível de endereçamento complementar aos endereços IP, que permite distinguir vários endereços de transporte numa mesma estação.
 
Os endereços de transporte são números inteiros de 16 bits denominados portas.
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Redes Ethernet GVT
Endereçamento por Portas
Porta 11844
Aplicação
B
Porta 1184
Conexão bidirecional formada pelo par (128.10.2.5,1184) e (128.10.2.4,53)
Porta 53
O protocolo TCP identifica uma conexão pelo par (IP,porta) de ambas as extremidades. Dessa forma, uma mesma porta pode ser usada para estabelecer simultaneamente duas conexões sem nenhuma ambiguidade.
ESTAÇÃO B
Porta 1069
Porta 25
ESTAÇÃO C
128.10.2.3
Conexão bidirecional formada pelo par (128.10.2.3,1184) e (128.10.2.4,53)
CAMADA TDP
Porta 53
CAMADAS INFERIORES
128.10.2.4
CAMADA DE APLICAÇÃO
CAMADA IP
A aplicação B se comunica como se estivesse utilizando uma ligação ponto a ponto dedicada com cada uma das outras aplicações.
ESTAÇÃO A
Aplicação A
Aplicação
C
128.10.2.5
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Redes Ethernet GVT
Transmissão Por Fluxo
O protocolo TCP é implementado no sistema operacional. 
Ele oferce aos desenvolvedores a possibilidade de escrever aplicações que transmitem e recebem bytes num fluxo contínuo, sem se preocupar com a fragmentação dos dados em pacotes.
aplicação
aplicação
TCP
socket
TCP
socket
IP
IP
Fluxo contínuo de 
bytes (stream)
Fluxo contínuo de 
bytes (stream)
segmentos
segmentos
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Redes Ethernet GVT
Segmentação
O fluxo contínuo de bytes é transformado em segmentos para posterior encapsulamento no protocolo IP. O tamanhomáximo de um segmento é denominado MSS (Maximum Segment Size). 
O valor default do MSS é geralmente escolhido de forma a evitar a fragmentação IP (MSS < MTU).
Fluxo Contínuo de Bytes
SEGMENTO
0
Dados
0
SEGMENTO
SEGMENTO
200
500
800
Dados
500
Dados
200
bytes
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QUADRO, PACOTE E SEGMENTO
CRC
ORIGEM
DESTINO
ORIGEM
ORIGEM
DESTINO
PACOTE
QUADRO
ENDEREÇOS 
FÍSICO
ENDEREÇOS 
DE REDE
DESTINO
DADOS
PORTAS
(ENDEREÇOS DE 
PROCESSOS)
SEGMENTO
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Segmento TCP
FLAGS: URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN
HLEN
Reservado
BITS DE CÓDIGO
Janela de Recepção
Checksum
Ponteiro de Urgência
Número de Seqüência
Número de Confirmação
Opções
Dados
0
Byte 1
Byte 2
Byte 3
Byte 4
4
8
12
16
20
24
28
31
…..
Porta de origem
Porta de destino
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Redes Ethernet GVT
Campos TCP
Número de Sequência
Corresponde ao número do primeiro byte do segmento em relação a fluxo contínuo de bytes da conexão TCP.
Na prática, o número inicial não é 0, mas sim um número escolhido de forma aleatória para cada conexão.
Essa técnica diminua a possiblidade de que segmentos de uma conexão antiga já encerrada sejam inseridos em novas conexões TCP.
Número de Confirmação
Número de sequência do próximo byte que o host está aguardando receber.
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Redes Ethernet GVT
Retransmissão
A técnica de retransmissão do TCP é o reconhecimento positivo com temporizadores.
O TCP não usa NAK.
Se o ACK não chegar no transmissor num tempo pré-determinado, o segmento é retransmitido.
O receptor pode enviar pacotes sem dados, apenas com confirmação, quando não tem nada para transmitir.
2006, Edgard Jamhour
Redes Ethernet GVT
Retransmissão
Segmentos que são recebidos fora de ordem não são confirmados pelo receptor.
O receptor repete o último valor confirmado para o transmissor.
Se o transmissor receber 3 segmentos com o mesmo número de confirmação, ele retransmite os segmentos perdidos. 
Essa técnica é denominada retransmissão rápida (retransmissão antes de expirar o temporizador do segmento).
Algumas implementações de TCP usam a retransmissão de 3 ACK duplicados como um NAK implítico.
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Redes Ethernet GVT
Temporização
A temporização é estimada em função do tempo médio de Round-Trip Time (RTT) para enviar e confirmar um segmento.
O transmissor pode adotar várias técnicas para estimar este tempo. Uma estratégia comum é a seguinte:
EstimatedRTT = 0.875 EstimatedRTT + 0.125 SampleRTT
Temporizador = EstimatedRTT + 4 . Desvio
Desvio = 0.875 Desvio + 0.125 (SampleRTT – EstimatedRTT)
Onde:
SampleRTT: última medição de RTT
Desvio: medida da flutuação do valor do RTT
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Redes Ethernet GVT
Recomendações RFC 1122 e 2581
EVENTO
Chegada de um segmento na ordem.
Chegada de um segmento fora de ordem.
Chegada de um segmento que preenche a lacuna.	
AÇÃO TCP DESTINATÁRIO
Aguarda 500 ms. Se outro segmento não chegar, confirma o segmento. Se outro segmento vier, confirma os dois com um único ACK.
Envia imediatamente o ACK duplicado com o número do byte aguardado.
Envia imediatamente o ACK (se o preechimento foi na parte contigua baixa da lacuna).
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Redes Ethernet GVT
Controle de Fluxo
Janela de Recepção
Informa a quantidade de bytes disponíveis no buffer de recepção do host.
Quando o receptor informa ao transmissor que a janela de recepção tem tamanho 0, o transmissor entra num modo de transmissão de segmentos de 1 byte, até que o buffer do receptor libere espaço.
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Redes Ethernet GVT
Estabelecimento de uma Conexão TCP
Estágio 1: do cliente para o servidor (segmento SYN)
Define o valor inicial do número de sequência do cliente: 
SEQ = clienteseq
Flag de controle: 
SYN = 1, ACK = 0
Estágio 2: do servidor para o cliente (segmento SYNACK)
Confirma o valor do número de sequência:
ACK = clienteseq + 1
Define o valor inicial do número de sequencia do servidor
SEQ = servidorseq
Flag de controle: 
SYN = 1, ACK = 1
Estágio 3: do cliente para o servidor
Confirma o valor do número de sequência:
SEQ = servidorseq + 1
ACK = servidorseq + 1
SYN = 0, ACK = 1
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Redes Ethernet GVT
Encerramento da Conexão
O encerramento de conexão e feito utilizando o Flag FIN.
Exemplo: O cliente encerra a conexão
Do cliente para o servidor
FIN = 1
Do servidor para o cliente
ACK
Do servidor para o cliente
FIN = 1
Do cliente para o servidor
ACK
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Redes Ethernet GVT
Outros Bits de Controle
PHS
O receptor deve passar os dados imediatamente para a camada superior.
URG
Existem dados no segmento marcados como urgentes.
A indicação do último byte considerado urgente no segmento é definida pelo ponteiro de urgência.
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Redes Ethernet GVT
Protocolo UDP
Conceito: Protocolo da camada de transporte que oferece um serviço de comunicação não orientado a conexão, construído sobre a camada de rede IP. 
Sendo não orientado a conexão, o protocolo UDP pode ser utilizado tanto em comunicações do tipo difusão (broadcast) quanto ponto a ponto.
CAMADA IP
CAMADA DE APLICAÇÃO
aplicação
A
aplicaçãoB
As aplicações recebem as mensagens endereçando as portas da camada UDP.
Demultiplexagem
datagrama com a mensagem UDP encapsulada.
A demultiplexagem é feita analisando a porta de destino, indicada no cabeçalho de controle das mensagens que chegam na estação.
Porta N
CAMADA UDP
CAMADAS INFERIORES
Porta 1
Porta 3
...
Porta 2
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Redes Ethernet GVT
Mensagem UDP
As mensagens UDP são bem mais simples que o TCP pois não oferece a mesma qualidade de serviço.
31
16
0
Porta de Destino
Porta de Origem
Comprimento da Mensagem
checksum
Dados
…..
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Redes Ethernet GVT
Protocolos do nível de aplicação.
Conceito: Protocolos que disponibilizam serviços padronizados de comunicação, destinados a dar suporte ao desenvolvimento de aplicações para os usuários.
TCP
IP
Enlace de Dados
Física
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
Enlace de Dados
Física
Modelo OSI
Arquitetura TCP/IP
UDP
FTP
SMTP
TELNET
HTTP
...
SNMP
NFS
Protocolos de
Aplicação
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Redes Ethernet GVT
Descrição dos Protocolos de Aplicação
FTP: File Transfer Protocol. Protocolo que implementa serviços de transferência de arquivos de uma estação para outra (ponto a ponto) através de rede.
TELNET: Serviço de Terminal Remoto. Protocolo utilizado para permitir aos usuários controlarem estações remotas através da rede.
SMTP: Simple MailTransfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência de mensagens de correio eletrônico de uma estação para outra. Esse protocolo especifica como 2 sistemas de correio eletrônico interagem.
HTTP: Hypertext Tranfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência de informações multimídia: texto, imagens, som, vídeo, etc. 
SNMP: Simple Network Monitoring Protocol. Protocolo utilizado para monitorar o estado das estações, roteadores e outros dispositivos que compõe a rede.
NFS: Network File System. Protocolo desenvolvido pela "SUN Microsystems, Incorporated", que permite que as estações compartilhem recursos de armazenamento de arquivos através da rede.
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Redes Ethernet GVT
OSI - Open Systems Interconnection Model
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace de Dados
Física
Mensagens padronizadas.
Dispositivo de Rede: Gateway de Aplicação (Proxy)
Comunicação entre processos.
Dispositivo de Rede: Não há
Roteamento dos pacotes através de redes diferentes
Dispositivo de Rede: Roteador
Empacotamento de dados em quadros dentro da rede.
Dispositivo de Rede: Ponte, Switch
Transmissão de bits através do meio físico.
Dispositivo de Rede: Repetidor, Hub
Comunicação com controle de estado.
Representação de dados independente da plataforma.